[发明专利]基于氧化镍阳极界面层的有机半导体薄膜太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池的制备方法，尤其是一种基于氧化镍阳极界面层的有机半导体薄膜太阳能电池的制备方法。

背景技术

目前，开发利用太阳能是解决世界范围内能源危机的有效手段之一，其主要方式有通过光伏效应使太阳能直接转化为电能。实现这一转化过程的硅基太阳能电池已进入了工业化生产和商业化应用阶段，但由于转化器件的生产成本高、能耗大，会产生重金属污染等缺陷而限制了其应用的进一步展开。为此，人们为了解决这一问题，做出了不懈的努力，如中国发明专利申请CN 101836307 A于2010年9月15日公布的一种“p型半导体镍氧化物在体相异质结太阳能电池中作为增效阳极界面层”。该发明专利申请文献中提及了一种由具有ITO镀层的透明基板上依次覆有NiO的p型半导体层、活性有机层、氟化锂层和铝阴极的太阳能电池的制备方法，其中，NiO的p型半导体层的形成是在氧气氛中采用脉冲激光沉积技术实现的。这种太阳能电池的制备方法虽在一定程度上避免了生产硅基太阳能电池的缺陷，却仍存在着大功率脉冲激光器的价格较昂贵，致使生产成本难以降低之不足；以及脉冲激光沉积NiO的p型半导体层时，由于靶材表面原子汽化后于空间上的分布不均匀，而不能获得大面积的均匀氧化镍膜之欠缺。同时，靶材汽化后的表面原子能量小于1eV，也使形成的氧化镍膜的质量难尽人意。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足和欠缺之处，提供一种膜层面积大、生产成本低的基于氧化镍阳极界面层的有机半导体薄膜太阳能电池的制备方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：基于氧化镍阳极界面层的有机半导体薄膜太阳能电池的制备方法为氧化镍膜、光敏膜、氟化锂膜和铝膜的制作和封装，特别是完成步骤如下：

步骤1，先将氧化镍块体靶材和透明导电基底分别置于射频磁控溅射设备真空室内的阴极上和样品台中，其中，氧化镍块体靶材与透明导电基底的间距为8～12cm，再待真空室的真空度≤1×10^-4Pa后，使真空室处于压强为1～5Pa的氩气氛或氩氧混合气氛下，溅射5～30min，得到其上覆有氧化镍膜的透明导电基底；

步骤2，先按照重量比为0.9～1.1：0.7～0.9：98～102的比例，将聚（3-己基噻吩）（P3HT）、[6,6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯（PCBM）和氯苯在惰性气氛中混合后，置于55～65℃下搅拌至少12h，得到光敏涂料，再于惰性气氛下将光敏涂料涂敷于其上覆有氧化镍膜的透明导电基底上后，对其进行退火处理，得到其上依次覆有氧化镍膜和光敏膜的透明导电基底；

步骤3，先对其上依次覆有氧化镍膜和光敏膜的透明导电基底使用电子束蒸发法于其表面依次蒸镀厚度为0.5～2nm的氟化锂膜和厚度为100nm的铝膜，再将其置于惰性气氛中完成封装，制得氧化镍膜厚为5～50nm的基于氧化镍阳极界面层的有机半导体薄膜太阳能电池。

作为基于氧化镍阳极界面层的有机半导体薄膜太阳能电池的制备方法的进一步改进，所述的于透明导电基底上溅射氧化镍膜之前，先将其经丙酮、乙醇和去离子水超声清洗后用氮气吹干；所述的透明导电基底为导电玻璃，或导电薄膜；所述的氩氧混合气氛为体积比为1:0.1～0.5的氩气和氧气的混合气体；所述的磁控溅射时的溅射功率为100～150W；所述的涂敷为旋涂，旋涂时的转速为500～1500r/min、时间为60s；所述的退火处理时的温度为80～150℃、时间为5～60min；所述的蒸镀氟化锂膜和铝膜时的真空度≤1×10^-4Pa，蒸发速率为0.1～1?/s。